طراحی نظری و مشخصه یابی نانوحسگرهای مبتنی بر بروفن برای شناسایی گازهای سمی

تشخیص و حذف گازهای سمی خصوصاً در غلظت‌های کم با حساسیت بسیار بالا امری مهم به شمار می‌آید. در این پژوهش، جذب مولکول گاز no2 بر روی نانوصفحات دوبُعدی و نانوریبون‌های یک‌بُعدی دو فاز پایدار ϰ_3 و β_12 بروفن بررسی و تاثیر جذب بر ساختار الکترونی و ترابرد نانوریبون‌های بروفن مطالعه می‌شود. شبیه‌سازی محاسباتی نانوساختارهای بروفن در چهارچوب نظریه تابعی چگالی (dft) و نظریه تابع غیرتعادلی گرین (negf) و با بهره‌گیری از بسته‌‌ی نرم‌افزاری vnl-atk انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد عملکرد حسگری به ساختار هندسی بروفن، موقعیت‌های جذب گاز و جهت ترابرد بار الکتریکی وابسته است. بیشترین بازه تغییرات نسبی جریان در دستگاههای مبتنی بر نانوریبون آرمچیر ϰ_3  و  نانوریبون زیگزاگ β_12  قبل و بعد از جذب گاز در محدوده 0.1 تا 1.5 ولت به ترتیب 62% و 38% است. تغییرات نسبی جریان در ولتاژ 0.1 ولت برای هر دو دستگاه مذکور تقریبا با هم برابر و حدود 32 %  است. بالا بودن تغییرات نسبی جریان در نتیجه جذب no2 در ولتاژهای کم نشان می‌دهد که سنسورهای مبتنی بر نانوریبون آرمچیر بروفن فاز ϰ_3  حساسیت و انتخاب‌پذیری بالایی را برای آشکارسازی مولکول‌های کوچک گاز no2 دارند.

theoretical design and characterization of borophene-based nanosensors for detecting toxic gases

the detection and removal of toxic gases, particularly at low concentrations, while maintaining high sensitivity, is a critical concern in various applications. this research is dedicated to investigating the adsorption of no2 gas molecules on two-dimensional nanosheets and one-dimensional nanoribbons. the specific focus is on understanding the impact of adsorption on the electronic structure and transport properties of two stable phases of nanoribbons, namely ϰ_3 and β_12 . to achieve this, computational simulations of borophene nanostructures are conducted using density functional theory (dft) and non-equilibrium green's function theory (negf) with the vnl-atk software package.the findings of this study demonstrate that the sensing performance heavily relies on both the geometrical structure of borophene and the specific locations of gas adsorption, as well as the direction of the charge transfer. maximum relative current changes before and after gas adsorbtion in armchair ϰ_3 and zigzag β_12 nanoribbon-based devices, within the   voltage range of 0.1 to 1.5 v, are 62%  and 38%. furthermore, both devices exhibit similar relative changes in their currents at the voltage of 0.1 v, approximately 32%. the noteworthy relative current changes observed at low voltages indicate that sensors based on the armchair ϰ_3 borophene nanoribbon exhibit exceptional sensitivity and selectivity in detecting small gas molecules, particularly no2. these findings emphasize the potential of such nanoribbon-based sensors for effective gas detection and offer valuable insights for the development of advanced gas sensing technologies.